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医学教育

TSH在胆固醇合成中的作用

2012-09-27 14:09 来源：中华内分泌代谢杂志作者：田利民等

甲状腺激素对胆固醇代谢有明显作用。甲状腺疾病时常伴有胆固醇水平的改变，如甲状腺功能减退（甲减）常合并高胆固醇血症，而亚临床甲减同样也是发生动脉粥样硬化性心血管疾病的一个危险因素。有报道在妇女中TSH每升高1 mU/L则伴有0.09mmol/L血胆固醇的升高。而在老年人群中，当TSH＞5.5 mU/L时血胆固醇较正常时升高0.23

mmoL/L（9mg/dl），进一步计算得出TSH水平每升高1 mU/L，就伴随有0.09 mmoL/L（3.5 mg/dl）血浆胆固醇浓度的升高。研究表明，TSH 升高为血脂异常的危险因素，且独立于胰岛素抵抗。HUNT研究显示，即使TSH在正常范围内，总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、甘油三酯（TG）等也有随TSH升高而升高的趋势，而高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）则相反。这些研究提示TSH在胆固醇合成中可能起着一定作用。

一、TSH在甲状腺外组织的生理作用

TSH主要的靶器官是甲状腺，TSH分子通过与甲状腺细胞表面的TSH受体结合调节甲状腺细胞的生长、增殖和分化。TSH受体（TSHR）是人体内介导TSH调控甲状腺功能的重要分子。TSHR主要存在于甲状腺滤泡细胞膜上，生理情况下，与TSH结合后介导TSH调节甲状腺滤泡细胞的正常生长和功能。目前，通过RT-PCR等技术证实，TSHR除了存在于甲状腺滤泡细胞膜上外，尚存在于免疫细胞（腹腔淋巴细胞、单核细胞、粒细胞、肥大细胞以及胸腺细胞）、脂肪细胞、眶后成纤维细胞、红细胞、骨细胞、血管内皮细胞等多种甲状腺外组织细胞上。TSH与免疫细胞表面的TSHR结合后调节这些细胞中的L浓度，无论是体外（大鼠）和体内（小鼠）实验，离体细胞悬液中0.1 mU/ml TSH足以使T3浓度增加50%，考虑到机体中存在大量免疫细胞，TSH对T3的调控在免疫系统中可能有更重要的病理生理意义。TSH对骨细胞产生抑制骨吸收和成骨细胞的反应，降低TSH可以直接抑制骨重塑，这与PTH是否被激活无关。甲状腺功能亢进患者体内TSH表达水平降低时，对破骨前体细胞的抑制作用减弱，使破骨细胞数目增加，作用时间延长，骨吸收大于骨

重建，出现骨质疏松症，这可能是甲状腺功能亢进患者体内TSH水平降低时并发骨质疏松的机制之一。脂肪组织是主要的代谢和内分泌器官，可分泌多种细胞因子，有实验证明TSH可以刺激小鼠胚胎干细胞向脂肪细胞分化。另外，有研究调查显示TSH在2.0～4.0 mU/L时，已存在内皮功能受损，心血管发病率及死亡率增加；心血管危险因素新标志物内皮祖细胞在亚临床甲减患者中数量减少；我国学者调查显示亚临床甲减女性患者高血压患病率增加；Volzke等经过20多年的调查研究发现缺血性心脏病事件及其死亡率在亚临床甲减患者均增加；TSH也被认为是代谢综合征的一个危险因素，推测以上可能与高水平的TSH有关，但其结果还有待于进一步研究。

二、胆固醇的合成及调节

胆固醇是构成细胞生物膜的成分，又是体内合成胆汁酸和类固醇激素的前体，胆固醇浓度的相对恒定对机体健康具有十分重要的意义。现今，人们已公认肝脏在调节机体胆固醇代谢方面发挥中心作用，肝脏是合成胆固醇的主要场所，胆固醇合成酶系存在于胞液及光面内质网上。3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A（3-hydroxy-3-methylglutarylcoenzyme A，HMG-CoA）还原酶（HMGCR）位于细胞内质网内，由其催化的HMG.CoA还原成甲羟戊酸（Mevalonate，MVA）的反应是整个胆固醇合成途径中的限速反应，HMGCR则是合成反应的限速酶。通过调节该酶可维持体内胆固醇的稳定。HMGCR在多水平上受到调节，包括底物的正向调节、终端产物的反馈调节、激素调节以及转录水平、mRNA稳定性、翻译和共价修饰调节等。胆固醇的转录调控和细胞内的固醇反应元件结合蛋白（SREBP）密切相关。SREBP是一类含有“碱性螺旋-环-螺旋-亮氨酸拉链”（Basic helix-loop-helixleucinezipper）结构的核转录因子，能与脂质合成酶基因的启动子/增强子的固醇调节元件结合，激活靶基因转录，特异性调控胆固醇和脂肪酸代谢。体内脂质代谢的稳定依赖于SREBP的调节。SREBP.2是该转录因子家族中的一员，主要参与胆固醇合成相关酶类的基因调控。当细胞内胆固醇水平减少时，内质网上SCAP/SREBP复合物的固醇敏感区能感受到这一变化，SCAP护送SCAP/SREBP复合物进入高尔基复合体，接着经过活化的位点1蛋白酶（site 1 protease，S1P）和位点2蛋白酶（site 2 protease，S2P）切割SREBP前体并释放SREBP进入细胞核内，且结合在DNA的固醇反应元件上，从而促进HMGCR的转录；体外研究表明，胆固醇能够加快还原酶的降解，这种降解是依赖跨膜区的泛素-蛋白酶途径。另外，一些

激素对胆固醇的水平存在调节作用。例如胰岛素可以促进胆固醇的合成，有实验证明在胰岛素缺乏糖尿病小鼠，SREBP-2和下丘脑其他领域的下游基因的转录调控表达减少，导致脑胆固醇的合成减少和突触的胆固醇含量降低。

三、TSH在胆固醇合成中的作用

1.TSH对肝脏HMGCR的调节：虽然HMGCR也被发现存在于机体其他器官，但在肝脏却有更高水平的表达。在一些动物，肝脏HMGCR活性和胆固醇生物合成能力最高。更关键的是，肝脏是机体内惟一存在胆固醇对HMGCR负反馈调节作用的器官。L-02细胞是一种成人正常肝细胞，该细胞株在体外具有正常肝细胞的功能。本课题组研究发现，体外TSH作用48 h后可剂量依赖性地上调L-02细胞内HMGCRmRNA和蛋白的表达，同样也上调了人原代肝细胞和小鼠胚胎肝细胞HMGCR的表达。以往的研究显示，TSH与细胞膜表面的TSHR结合后，在引起靶细胞多种生物学效能的过程中，常伴有细胞内cAMP浓度的升高。因而推测体外添加的TSH或机体病理状态下异常升高的TSH，在与肝细胞表面的TSHR结合后，可能引起肝细胞内cAMP浓度的升高，并与HMGCR启动子区内的cAMP反应元件（CRE）结合而促进HMGCR的表达，进而增加机体胆固醇的合成。

cAMP反应元件结合蛋白（CREB）是一种真核生物细胞核内蛋白质，其功能是调节基因转录，因此，被称为调节转录的核因子。CRE则是广泛存在于真核生物许多基因启动区的一段DNA序列，由于进化上的保守性使其在基因转录的调节中也起重要作用。CREB与CRE结合后能大大提高CRE下游基因的转录活性。目前已知，CREB分子是多种蛋白激酶的磷酸化底物。本组研究结果表明TSH可刺激L-02细胞增加细胞内cAMP含量，激活PKA信号通路，进而磷酸化CREB，增加HMGCR基因转录表达。也就是说TSH通过eAMP/PKA/CREB通路刺激增加HMGCR基因转录，增加肝细胞HMGCR蛋白表达。

2.TSH对血清胆固醇水平的影响：为了进一步研究TSH对胆固醇水平的影响，本组进行了一系列实验。首先通过手术切除大鼠甲状腺建立了甲减大鼠模型。切除了甲状腺的大鼠，就失去了对TSH的刺激反应，血中甲状腺素水平降低甚至消失，这样就可以通过注射外源性T4或TSH人为地控制大鼠体内TSH水平，达到实验目的。与假手术组的大鼠比较，完全切除了甲状腺的甲减大鼠血清总胆固醇水平明显升高。这与临床上甲